TWI530749B - 光源模組與色輪的製作方法 - Google Patents

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TWI530749B TW103119630A TW103119630A TWI530749B TW I530749 B TWI530749 B TW I530749B TW 103119630 A TW103119630 A TW 103119630A TW 103119630 A TW103119630 A TW 103119630A TW I530749 B TWI530749 B TW I530749B
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周彥伊
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陳照勗
劉孟翰
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Description

光源模組與色輪的製作方法
本發明是有關於一種光源模組。
近年來隨著投影裝置的製造技術的提升，具輕薄短小的投影裝置已成為市場的主流，因此用以提供投影裝置之光束的光源模組亦需趨向小尺寸發展，以配合投影裝置之尺寸的需求。然而一旦縮小了顯示光源模組的體積，顯示光源模組內能夠擺放的元件便有限。如此一來，如何在有限的元件當中，仍然維持高效率與低耗能的光源輸出，為目前業界努力改善的問題之一。
本發明之一態樣提供一種光源模組，包含光源、色輪、致動器與反射單元。光源提供具第一波段之光束。色輪於光路上與光源對應設置，具有外圈與內圈，內圈之半徑小於外圈之半徑。色輪包含波長轉換區與複數個濾光區。波長轉換區置於外圈。波長轉換區用以將部分之第一波段光束轉換為第二波段光束。波長轉換區具有波長轉換材料，包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉。濾光區置於內圈。濾光區分別用以過濾出所欲波段之光束。致動器與色輪連結，用以驅動色輪轉動。反射單元於光路上與色輪對應設置，用以反射穿透色輪外圈之光束至色輪內圈。於同一時序中，光束打至色輪內圈之位置係介於光束打至色輪外圈之位置與色輪之軸心之間。
在一或多個實施方式中，光源模組更包含透鏡，用以聚焦入射色輪外圈之光束，並收集穿透色輪內圈之光束。
在一或多個實施方式中，光源模組更包含透鏡，用以收集穿透色輪外圈之光束，並聚焦入射色輪內圈之光束。
在一或多個實施方式中，色輪更包含穿透區，置於色輪之外圈。
在一或多個實施方式中，色輪更包含擴散片，置於色輪內圈，且毗鄰穿透區設置。
在一或多個實施方式中，色輪更包含混光區，置於色輪外圈。混光區用以將部分之第一波段光束轉換為第三波段光束，且第三波段光束與第一波段光束一併混光為第四波段光束。
在一或多個實施方式中，混光區之材料為鎦鋁石榴石(LuAG)、矽氧氮化物、矽氧化合物或上述之任意組合。
在一或多個實施方式中，反射單元包含第一反射元件與第二反射元件。第一反射元件用以反射穿透色輪外圈之光束至第二反射元件，且第二反射元件用以將來自第一反射元件之光束反射至色輪內圈。
本發明之另一態樣提供一種光源模組，包含光源、色輪、致動器、第一分光元件與第一反射元件。光源提供具第一波段之光束。色輪於光路上與光源對應設置，具有外圈與內圈，內圈之半徑小於外圈之半徑。色輪包含波長轉換區與複數個濾光區。波長轉換區置於外圈。波長轉換區用以將部分之第一波段光束轉換為第二波段光束，並反射第二波段光束。波長轉換區具有波長轉換材料，且波長轉換材料之材質包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉。濾光區置於內圈。濾光區分別用以過濾出所欲波段之光束。致動器與色輪連結，用以驅動色輪轉動。第一分光元件於光路上設置於光源及色輪之間，容許第一波段光束通過，且反射第二波段光束。第一反射元件用以將來自第一分光元件之光束反射至色輪內圈。於同一時序中，光束打至色輪內圈之位置係介於光束打至色輪外圈之位置與色輪之軸心之間。
在一或多個實施方式中，光源模組更包含透鏡，置於第一分光元件與色輪之間以及第一反射元件與色輪之間。
在一或多個實施方式中，色輪更包含穿透區，置於色輪內圈。
在一或多個實施方式中，部分之第一波段光束能夠穿透色輪之部分波長轉換區，且光源模組更包含第二反射元件與第二分光元件。第二反射元件用以反射穿透色輪內圈之光束。第二分光元件容許穿透波長轉換區之光束通過，且反射來自第二反射元件之光束。
在一或多個實施方式中，光源模組更包含透鏡，置於第二反射元件與色輪之間以及第二分光元件與色輪之間。
在一或多個實施方式中，色輪更包含擋光區，置於色輪內圈，用以阻擋第二波段光束通過。
本發明之又一態樣提供一種色輪的製作方法，包含：製作複數個扇形拼塊以及組合扇形拼塊以形成色輪。其中製作每一扇形拼塊包含：使用第一遮罩暴露出透明板之第一區域，並擋住透明板之第二區域，第一區域之半徑小於第二區域之半徑。形成濾光層於第一區域。去除第一遮罩。使用第二遮罩擋住第一區域，並暴露出第二區域。形成波長轉換材料於第二區域。去除第二遮罩。
在一或多個實施方式中，波長轉換材料包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉。
在一或多個實施方式中，製作每一扇形拼塊更包含在形成波長轉換材料之前，形成反射膜或分色鏡於第二區域上。
在一或多個實施方式中，製作每一扇形拼塊更包含全面形成抗反射層於透明板上。
因本實施方式之波長轉換材料包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉，因此只要單一波長轉換區即可搭配不同的濾光區，以得到不同波長且符合色域需求之光束。另外，釔鋁石榴石螢光粉具有良好的散熱特性。再加上波長轉換區置於色輪外圈，有利於波長轉換區整體的散熱。另一方面，因於同一時序中，光束打至色輪之內圈之位置係介於光束打至色輪之外圈之位置與色輪之軸心之間，因此有助於縮小光源模組的整體體積。
　
100：光源
150、950：色輪
152：軸心
160：外圈
162：波長轉換區
163、963：波長轉換材料
164、194：穿透區
166：混光區
180：內圈
182、184、186、188：濾光區
192：擴散片
196：擋光區
200：致動器
250：反射單元
260、650：第一反射元件
270、750：第二反射元件
350、400：透鏡
450：第三反射元件
500：積分柱
600：第一分光元件
700：第二分光元件
955：扇形拼塊
955’：透明板
957：抗反射層
960：第二區域
972：反射膜
980：第一區域
982：濾光層
M2：第二遮罩
M1：第一遮罩
P1、P2：位置
W：寬度
第1圖為本發明一實施方式之光源模組的光路示意圖。
第2圖為第1圖之色輪之一實施方式的正視圖。
第3圖為第1圖之色輪之另一實施方式的正視圖。
第4圖為第1圖之光源模組於其他時序時的光路示意圖。
第5圖為第1圖之色輪之又一實施方式的正視圖。
第6A圖為本發明另一實施方式之光源模組於複數個時序的光路示意圖。
第6B圖為第6A圖之光源模組於其他時序的光路示意圖。
第7圖為第6A圖之色輪的正視圖。
第8A圖至第8H圖為本發明一實施方式之色輪的製作方法於各步驟的製程流程圖。
以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
請同時參照第1圖與第2圖，其中第1圖為本發明一實施方式之光源模組的光路示意圖，第2圖為第1圖之色輪150之一實施方式的正視圖。光源模組包含光源100、色輪150、致動器200與反射單元250。光源100提供具第一波長之光束。色輪150於光路上與光源100對應設置，色輪150具有外圈160與內圈180，內圈180之半徑小於外圈160之半徑。色輪150包含波長轉換區162與複數個濾光區，例如在第2圖中，濾光區182、184、186與188置於色輪150的內圈180，而這些濾光區182、184、186與188分別能夠過濾不同波段的光束並過濾出所欲波段之光束。波長轉換區162置於外圈160。波長轉換區162用以將部分之第一波段光束轉換為第二波段光束。波長轉換區162具有波長轉換材料163，其至少包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉。致動器200與色輪150連結，用以驅動色輪150轉動。反射單元250於光路上與色輪150對應設置，用以反射穿透色輪150之外圈160之光束至色輪150之內圈180。於同一時序中，光束打至色輪150之內圈180之位置P1，係介於光束打至色輪150之外圈160之位置P2與色輪150之軸心152之間。其中本文之具某一「波段」之光束意指涵蓋一特定波長或一特定波長範圍或實質上具某一特定波形之光束。
因此光源100提供之光束入射色輪150之外圈160，部分之光束被波長轉換區162轉換為第二波段光束。第一波段光束與第二波段光束一併穿透色輪150後，被反射單元250反射至色輪150之內圈180，因此被濾光區182、184、186與188依時序過濾為不同波長的光束後再度穿透色輪150。如此一來，只要依時序轉動色輪150，本實施方式之光源模組即可產生出不同波長的光束。
因本實施方式之波長轉換材料163包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉，其激發光頻譜涵蓋綠光至紅光(波長為約500奈米至約650奈米)，因此只要單一波長轉換區162即可搭配不同的濾光區182、184、186與188，以得到不同波長且符合色域需求之光束。另外，對於較高功率之第一波段光束而言，釔鋁石榴石螢光粉所激發出的黃光，其經濾光所得之紅光較純紅色螢光粉發出之紅光效率高，且釔鋁石榴石螢光粉具有良好的散熱特性。其中紅光成份的多寡往往決定投影畫面的亮度，意即紅光的比例愈多，在維持白平衡的條件下，自然有更高的亮度，因此本實施方式之發光模組亦適合使用高功率之光源100，以提升投影畫面的整體亮度以及幫助其散熱。再加上波長轉換區162置於色輪150的外圈160，相較於內圈180而言，其具有較長的弧長，有利於波長轉換區162整體的散熱。另一方面，因於同一時序中，光束打至色輪150之內圈180之位置P1係介於光束打至色輪150之外圈160之位置P2與軸心152之間，因此反射單元250所佔的體積可較小，有助於縮小光源模組的整體體積。
請參照第2圖。在本實施方式中，第一波段光束例如為藍光；而第二波段光束(即釔鋁石榴石螢光粉之激發光)為黃光，其中第二波段之範圍為約500奈米至約650奈米。濾光區182例如為容許紅光通過之紅色濾光區，濾光區184例如為容許綠光通過之綠色濾光區，濾光區186例如為容許藍光通過之藍色濾光區，濾光區188例如為容許黃光通過之黃色濾光區。應注意的是，在第2圖中，濾光區182、184、186與188之濾光波長、排列方式與面積大小僅為例示，並非用以限制本發明。本發明所屬領域具通常知識者，應視實際需要，彈性選擇濾光區182、184、186與188的濾光波長、排列方式與面積大小。
請回到第1圖，在本實施方式中，光源模組更包含透鏡350，用以聚焦入射色輪150之外圈160的光束，並收集穿透色輪150之內圈180的光束。具體而言，藉由設計透鏡350之曲率與厚度，入射透鏡350不同區域之光束可同時達到聚焦或收集的效果，如此一來，只要放置單一透鏡即可，不但能夠節省機構上的空間，且更能簡化組裝工序。另外光源模組可更包含透鏡400，用以收集穿透色輪150之外圈160的光束，並聚焦入射色輪150之內圈180的光束。藉由設計透鏡400之曲率與厚度，透鏡400亦可同時達到聚焦或收集光束的效果。
在一或多個實施方式中，反射單元250可包含第一反射元件260與第二反射元件270。第一反射元件260用以反射穿透色輪150之外圈160之光束至第二反射元件270，且第二反射元件270用以將來自第一反射元件260之光束反射至色輪150之內圈180。為了更進一步縮小光源模組的整體體積，光源模組可更包含第三反射元件450，用以將來自光源100的光束反射至色輪150之外圈160，然而在其他的實施方式中，光束亦可不經過反射便直接入射色輪150。另外，光源模組可更包含積分柱500，置於光束通過色輪150之內圈180後的路徑上。光束可在積分柱500中經過多次反射，因此有助於光束的均勻化。
接著請一併參照第1圖與第2圖。在操作上，於第一時序時，致動器200先將濾光區182(即紅色濾光區)旋轉至光束的行經路徑上。因此自光源100射出之藍光(即第一波段光束)經由第三反射元件450的反射以及透鏡350的聚焦後入射色輪150之外圈160(即波長轉換區162)。波長轉換區162將部分的光束轉換為黃光(即第二波段光束)。黃光與藍光一併穿透色輪150，經由透鏡400的收集後入射第一反射元件260。黃光與藍光依序被第一反射元件260與第二反射元件270反射，且經由透鏡400聚焦後入射色輪150之內圈180之濾光區182，因此藍光被阻擋，而黃光被過濾為紅光。之後紅光穿透色輪150、經由透鏡350的收集後入射積分柱500。
接著於第二時序時，致動器200將濾光區184(即綠色濾光區)旋轉至光束的行經路徑上。因此自光源100射出之藍光打至色輪150上。其中因自光源100至入射色輪150之內圈180之光束的行經路徑與第一時序時相同，因此便不再贅述。經過透鏡400的聚焦後，黃光與藍光入射色輪150之內圈180之濾光區184，因此藍光被阻擋，而黃光被過濾為綠光。之後綠光穿透色輪150、經由透鏡350的收集後入射積分柱500。
接著於第三時序時，致動器200將濾光區186(即藍色濾光區)旋轉至光束的行經路徑上。因此自光源100射出之藍光打至色輪150上。其中因自光源100至入射色輪150之內圈180之光束的行經路徑與第一時序時相同，因此便不再贅述。經過透鏡400的聚焦後，黃光與藍光入射色輪150之內圈180之濾光區186，因此黃光被阻擋而藍光通過。之後藍光穿透色輪150、經由透鏡350的收集後入射積分柱500。
接著於第四時序時，致動器200將濾光區188(即黃色濾光區)旋轉至光束的行經路徑上。因此自光源100射出之藍光打至色輪150上。其中因自光源至入射色輪150之內圈180之光束的行經路徑與第一時序時相同，因此便不再贅述。經過透鏡400的聚焦後，黃光與藍光入射色輪150之內圈180之濾光區188，因此藍光被阻擋而黃光通過。之後黃光穿透色輪150、經由透鏡350的收集後入射積分柱500。如此一來，只要依序旋轉致動器200，即可依時序產生紅光、綠光、藍光與黃光。
然而色輪150並不以第2圖之結構為限。接著請參照第3圖，其為第1圖之色輪150之另一實施方式的正視圖。本實施方式與第2圖之實施方式的不同處在於擴散片192取代第2圖之濾光區186，以及穿透區164的存在。在本實施方式中，色輪150更包含穿透區164與擴散片192，穿透區164置於色輪150之外圈160，擴散片192置於色輪150之內圈180，且毗鄰穿透區164設置。其中穿透區164例如包含抗反射鍍膜，然而本發明不以此為限。接著請參照第4圖，其為第1圖之光源模組於其他時序時的光路示意圖。在操作上，因本實施方式之第一、二與四時序之光路皆與第1圖之實施方式相同，因此便不再贅述。於第三時序時，致動器200將穿透區164與擴散片192旋轉至光束的行經路徑上。因此自光源100射出之藍光經由第三反射元件450的反射以及透鏡350的聚焦後入射色輪150之外圈160的穿透區164。藍光穿透色輪150，經由透鏡400的收集後入射第一反射元件260。藍光依序被第一反射元件260與第二反射元件270反射以及透鏡400的聚焦後入射色輪150之內圈180之擴散片192，擴散片192能夠降低藍光的同調性，以提高藍光的均勻度。之後藍光穿透色輪150、經由透鏡350的收集後入射積分柱500。
應注意的是，上述之擴散片192能夠降低藍光的同調性，因此第3圖之色輪150可應用於利用藍光雷射為光源100之光源模組。然而若光源100不為雷射，或者光源100提供之光束已具有良好的均勻性，則擴散片192可由另一穿透區取代，本發明不以此為限。
接著請參照第5圖，其為第1圖之色輪150之又一實施方式的正視圖。本實施方式與第2圖之實施方式的不同處在於混光區166的存在。在本實施方式中，色輪150更包含混光區166，置於色輪150之外圈160，並毗鄰濾光區186(即藍色濾光區)設置。混光區166用以將部分之第一波段光束轉換為第三波段光束，且第三波段光束與第一波段光束一併混光為第四波段光束。舉例而言，混光區166之材料可為鎦鋁石榴石(LuAG)，其能夠激發綠光(即第三波段光束，第三波段主波長約520奈米)。當藍光(即第一波段光束)打至混光區166時，混光區166激發出綠光。綠光與藍光一併混合成第四波段光束，此第四波段介於第一波段與第三波段之間，藉此第四波段光束可取代藍光，使得應用本實施方式之光源模組所形成之投影畫面能夠達到更理想的色彩表現。之後第四波段光束再打至濾光區186，濾光區186能夠更一步將第四波段光束過濾為特定波長之藍光，以增加投影畫面的飽合度。
在其他的實施方式中，混光區166之材料可為鎦鋁石榴石(LuAG)(其激發之第三波段主波長約520奈米)、矽氧氮化合物(其激發之第三波段主波長約490奈米)、矽氧化合物(其激發之第三波段主波長約460奈米)或上述之任意組合。
接著請一併參照第6A圖與第7圖，其中第6A圖為本發明另一實施方式之光源模組於複數個時序的光路示意圖，第7圖為第6A圖之色輪150的正視圖。光源模組包含光源100、色輪150、致動器200、第一分光元件600與第一反射元件650。光源100提供具第一波段之光束。色輪150於光路上與光源100對應設置，色輪150具有外圈160與內圈180，內圈180之半徑小於外圈160之半徑。色輪150包含波長轉換區162與複數個濾光區，例如在第7圖中，色輪150包含濾光區182與184。波長轉換區162置於外圈160。波長轉換區162用以將部分之第一波段光束轉換為第二波段光束，並反射第二波段光束。波長轉換區162具有波長轉換材料163，且波長轉換材料163之材質包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉。濾光區182與184置於內圈180。濾光區182與184分別用以過濾出所欲波段之光束。致動器200與色輪150連結，用以驅動色輪150轉動。第一分光元件600於光路上設置於光源100與色輪150之間，容許第一波段光束通過，且反射第二波段光束。第一反射元件650用以將來自第一分光元件600之光束反射至色輪150之內圈180。於同一時序中，光束打至色輪150之內圈180之位置P1係介於光束打至色輪150之外圈160之位置P2與色輪150之軸心152之間。
因此光源100提供之光束入射色輪150之外圈160，部分之光束被波長轉換區162轉換為第二波段光束，並且被波長轉換區162反射。其中部分之波長轉換區162例如可更包含反射鍍膜，以反射第一波段光束與第二波段光束。第二波段光束接著依序被第一分光元件600與第一反射元件650反射至色輪150之內圈180，因此被濾光區182與184依時序過濾為不同波長的光束後穿透色輪150。如此一來，只要依時序轉動色輪150，本實施方式之光源模組即可產生出不同波長的光束。
因本實施方式之波長轉換材料163包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉，其激發光頻譜涵蓋綠光至紅光(波長為約500奈米至約650奈米)，因此只要單一波長轉換區162即可搭配不同的濾光區182與184，以得到不同波長且符合色域需求之光束。另外，對於較高功率之第一波段光束而言，釔鋁石榴石螢光粉所激發出的黃光，其經濾光所得之紅光較純紅色螢光粉發出之紅光效率高，且釔鋁石榴石螢光粉具有良好的散熱特性。其中紅光成份的多寡往往決定總體畫面的亮度，意即紅光的比例愈多，在維持白平衡的條件下，自然有更高的亮度，因此本實施方式之發光模組亦適合使用高功率之光源100，以提升投影畫面的整體亮度以及幫助其散熱。再加上波長轉換區162置於色輪150的外圈160，相較於內圈180而言，其具有較長的弧長，有利於波長轉換區162整體的散熱。另一方面，因於同一時序中，光束打至色輪150之內圈180之位置P1係介於光束打至色輪150之外圈160之位置P2與色輪150之軸心152之間，因此第一分光元件600與第一反射元件650可互相靠近設置，有助於縮小光源模組的整體體積。
在本實施方式中，色輪150可更包含穿透區194，置於色輪150之內圈180。因此在其中一時序時，當致動器200將穿透區194置於第二波段光束之行經路徑上時，光源模組即能夠產生第二波段光束。
請一併參照第6B圖與第7圖，其中第6B圖為第6A圖之光源模組於其他時序的光路示意圖。在本實施方式中，部分之第一波段光束能夠穿透色輪150之部分波長轉換區162，此部分之波長轉換區162例如更包含分色鏡鍍膜，其容許第一波段光束通過，且反射第二波段光束。光源模組更包含第二分光元件700與第二反射元件750。第二反射元件750用以反射穿透色輪150之內圈180之光束。第二分光元件700容許穿透波長轉換區162之光束通過，且反射來自第二反射元件750之光束。另外，色輪150更包含擋光區196，置於色輪150之內圈180，用以阻擋第二波段光束通過，舉例而言，擋光區196可吸收或者反射第二波段光束。
因此在第6B圖的時序中，致動器200將擋光區196置於光束的行經路徑上。光源100提供之光束入射色輪150之外圈160，部分之第一波段光束穿透波長轉換區162，另一部分之光束被波長轉換區162轉換為第二波段光束，並且被波長轉換區162反射。第一波段光束穿透色輪150，另外第二波段光束接著依序被第一分光元件600與第一反射元件650反射至色輪150之內圈180，因此被擋光區196阻擋(例如被擋光區196吸收或反射)。如此一來，在本時序中，光源模組即可產生第一波段光束。而第二分光元件700與第二反射元件750則用以將不同時序產生之光束合併至同一出光位置。
在本實施方式中，如上所述，於同一時序中，光束打至色輪150之內圈180之位置P1係介於光束打至色輪150之外圈160之位置P2與色輪150之軸心152之間，因此第二分光元件700與第二反射元件750亦可互相靠近設置，有助於縮小光源模組的整體體積。
請參照第7圖。在本實施方式中，第一波段光束例如為藍光；而第二波段光束(即釔鋁石榴石螢光粉之激發光)為黃光，其中第二波段之範圍為約500奈米至約650奈米。濾光區182例如為容許紅光通過之紅色濾光區，濾光區184例如為容許綠光通過之綠色濾光區。應注意的是，在第7圖中，濾光區182與184之濾光波長、排列方式與面積大小僅為例示，並非用以限制本發明。本發明所屬領域具通常知識者，應視實際需要，彈性選擇濾光區182與184的濾光波長、排列方式與面積大小。
請回到第6A圖，在本實施方式中，光源模組更包含透鏡350，置於第一分光元件600與色輪150之間以及第一反射元件650與色輪150之間。具體而言，藉由設計透鏡350之曲率與厚度，入射透鏡350不同區域之光束可同時達到聚焦或收集的效果，如此一來，只要設置單一透鏡即可，不但能夠節省機構上的空間，且能簡化組裝工序。另外光源模組可更包含透鏡400，置於第二反射元件750與色輪150之間以及第二分光元件700與色輪150之間。藉由設計透鏡400之曲率與厚度，透鏡400亦可同時達到聚焦或收集光束的效果。另一方面，光源模組可更包含積分柱500，置於光束離開第二分光元件700後的路徑上。光束可在積分柱500中經過多次反射，因此有助於光束的均勻化。
接著請一併參照第6A圖與第7圖。在操作上，於第一時序時，致動器200先將濾光區182(即紅色濾光區)旋轉至光束的行經路徑上。因此自光源100射出之藍光(即第一波段光束)穿透第一分光元件600並經由透鏡350的聚焦後入射色輪150之外圈160(即波長轉換區162)。波長轉換區162將部分的藍光轉換為黃光(即第二波段光束)。黃光與藍光一併被波長轉換區162反射，經由透鏡350的收集後而回到第一分光元件600。僅黃光被第一分光元件600反射，接著黃光被第一反射元件650反射，經過透鏡350的再次聚焦後入射色輪150之內圈180之濾光區182，因此黃光被過濾為紅光。之後紅光穿透色輪150、經由透鏡400的收集後，依序被第二反射元件750與第二分光元件700反射後入射積分柱500。
接著於第二時序時，致動器200將濾光區184(即綠色濾光區)旋轉至光束的行經路徑上。因此自光源100射出之藍光打至色輪150上。其中因自光源100至入射色輪150之內圈180之光束的行經路徑與第一時序時相同，因此便不再贅述。經過透鏡350的聚焦後，黃光入射色輪150之內圈180之濾光區184，因此被過濾為綠光。之後綠光穿透色輪150、經由透鏡400的收集後，依序被第二反射元件750與第二分光元件700反射後入射積分柱500。
接著請一併參照第6B圖與第7圖。於第三時序時，致動器200將擋光區196旋轉至光束的行經路徑上。因此自光源100射出之藍光穿透第一分光元件600並經由透鏡350的聚焦後入射色輪150之外圈160(即波長轉換區162)。部分之藍光穿透波長轉換區162，經過透鏡400的收集，穿透第二分光元件700而入射積分柱500。另一方面，波長轉換區162將部分的藍光轉換為黃光(即第二波段光束)。黃光被波長轉換區162反射，經由透鏡350的收集後依序被第一分光元件600與第一反射元件650反射，經過透鏡350的再次聚焦後入射色輪150之內圈180之擋光區196，因此黃光被阻擋(例如被擋光區196吸收或反射)。
接著請一併參照第6A圖與第7圖。於第四時序時，致動器200將穿透區194旋轉至光束的行經路徑上。因此自光源100射出之藍光打至色輪150上。其中因自光源100至入射色輪150之內圈180之光束的行經路徑與第一時序時相同，因此便不再贅述。經過透鏡350的聚焦後，黃光入射色輪150之內圈180之穿透區194，因此黃光穿透穿透區194。之後黃光經由透鏡400的收集後，依序被第二反射元件750與第二分光元件700反射後入射積分柱500。如此一來，只要依序旋轉致動器200，即可依時序產生紅光、綠光、藍光與黃光。
應注意的是，雖然在本實施方式中，光源模組利用色輪150之穿透區194來產生黃光，然而在其他的實施方式中，穿透區194也可以由黃色濾光區替代，以濾出符合色域需求的黃光，本發明不以此為限。
本發明之另一態樣提供一種色輪950的製作方法，色輪950可應用於上述之光源模組的色輪150。第8A圖至第8H圖為本發明一實施方式之色輪950的製作方法於各步驟的製作流程圖。請先參照第8A圖。首先製作複數個扇形拼塊，其中製作每一扇形拼塊可先全面形成抗反射層957於透明板955’上，例如以鍍膜方式形成。其中透明板955’之材質例如為高透光耐熱材料，如玻璃，而抗反射層957能夠容許可見光(波長範圍為約400奈米至700奈米)穿透。
接著請參照第8B圖，使用第一遮罩M1暴露出透明板955’之第一區域980，並擋住透明板955’之第二區域960。第一區域980之半徑小於第二區域960之半徑。其中第一區域980可對應至第2圖之內圈180，而第二區域960可對應至第2圖之外圈160，而第二區域960之寬度W可依照入射光點之尺寸而決定。
接著請參照第8C圖，形成濾光層982於第一區域980，例如以鍍膜方式形成。其中濾光層982可為紅色濾光層、綠色濾光層、藍色濾光層或黃色濾光層，本發明不以此為限。
接著請參照第8D圖，去除第8C圖之第一遮罩M1，並使用第二遮罩M2擋住第一區域980，並暴露出第二區域960。
接著請參照第8E圖。形成反射膜972或分色鏡於第二區域960上，例如以鍍膜方式形成。其中反射膜972例如能夠讓上述之第一波段光束與第二波段光束皆反射，而分色鏡例如能夠讓上述之第一波段光束通過，且反射第二波段光束。經過此一製程而完成之色輪950(如第8H圖所繪示)可應用於第7圖之色輪150，而第2、3與5圖的色輪150則可跳過此一製程。
接著請參照第8F圖，形成複數個波長轉換材料963於第二區域960，例如以鍍膜方式形成。其中波長轉換材料963之材質可包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉。
接著請參照第8G圖，去除第8F圖之第二遮罩M2。如此一來，扇形拼塊955即製作完成。
接著請參照第8H圖，組合扇形拼塊955以形成色輪950，例如將各扇形拼塊955組裝於致動器200(如第1圖所繪示)上。因本實施方式之色輪950之各層元件皆能夠以鍍膜方式形成，因此可減輕致動器200的負重。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
 
100：光源
150：色輪
152：軸心
160：外圈
180：內圈
200：致動器
250：反射單元
260：第一反射元件
270：第二反射元件
350、400：透鏡
450：第三反射元件
500：積分柱
P1、P2：位置

Claims (18)

  1. 一種光源模組，包含：
    一光源，提供具第一波段之光束；
    一色輪，於光路上與該光源對應設置，具有一外圈與一內圈，該內圈之半徑小於該外圈之半徑，該色輪包含：
    一波長轉換區，置於該外圈，該波長轉換區用以將部分之該第一波段光束轉換為一第二波段光束，其中該波長轉換區具有至少一波長轉換材料，該波長轉換材料包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉；以及
    複數個濾光區，置於該內圈，該些濾光區分別用以過濾出所欲波段之光束；
    一致動器，與該色輪連結，用以驅動該色輪轉動；以及
    一反射單元，於光路上與該色輪對應設置，用以反射穿透該色輪外圈之光束至該色輪內圈，其中於同一時序中，該光束打至該色輪該內圈之位置係介於該光束打至該色輪外圈之位置與該色輪之軸心之間。
  2. 如請求項1所述之光源模組，更包含：
    一透鏡，用以聚焦入射該色輪外圈之光束，並收集穿透該色輪之該內圈之光束。
  3. 如請求項1所述之光源模組，更包含：
    一透鏡，用以收集穿透該色輪外圈之光束，並聚焦入射該色輪內圈之光束。
  4. 如請求項1所述之光源模組，其中該色輪更包含一穿透區，置於該色輪外圈。
  5. 如請求項4所述之光源模組，其中該色輪更包含一擴散片，置於該色輪內圈，且毗鄰該穿透區設置。
  6. 如請求項1所述之光源模組，其中該色輪更包含一混光區，置於該色輪外圈，其中該混光區用以將部分之該第一波段光束轉換為第三波段光束，且該第三波段光束與該第一波段光束一併混光為一第四波段光束。
  7. 如請求項6所述之光源模組，其中該混光區之材料為鎦鋁石榴石 (LuAG)、矽氧氮化物、矽氧化合物或上述之任意組合。
  8. 如請求項1所述之光源模組，其中該反射單元包含一第一反射元件與一第二反射元件，該第一反射元件用以反射穿透該色輪外圈之光束至該第二反射元件，且該第二反射元件用以將來自該第一反射元件之該光束反射至該色輪內圈。
  9. 一種光源模組，包含：
    一光源，提供具第一波段之光束；
    一色輪，於光路上與該光源對應設置，具有一外圈與一內圈，該內圈之半徑小於該外圈之半徑，該色輪包含：
    一波長轉換區，置於該外圈，該波長轉換區用以將部分之該第一波段光束轉換為一第二波段光束，並反射該第二波段光束，其中該波長轉換區具有至少一波長轉換材料，且該些波長轉換材料之材質包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉；以及
    複數個濾光區，置於該內圈，該些濾光區分別用以過濾出所欲波段之光束；
    一致動器，與該色輪連結，用以驅動該色輪轉動；
    一第一分光元件，於光路上設置於該光源及該色輪之間，容許該第一波段光束通過，且反射該第二波段光束；以及
    一第一反射元件，用以將來自該第一分光元件之光束反射至該色輪內圈，其中於同一時序中，該光束打至該色輪內圈之位置係介於該光束打至該色輪外圈之位置與該色輪之軸心之間。
  10. 如請求項9所述之光源模組，更包含：
    一透鏡，置於該第一分光元件與該色輪之間以及該第一反射元件與該色輪之間。
  11. 如請求項9所述之光源模組，其中該色輪更包含一穿透區，置於該色輪內圈。
  12. 如請求項9所述之光源模組，其中部分之該第一波段光束能夠穿透該色輪之部分該波長轉換區，且該光源模組更包含：
    一第二反射元件，用以反射穿透該色輪內圈之光束；以及
    一第二分光元件，容許穿透該波長轉換區之光束通過，且反射來自該第二反射元件之光束。
  13. 如請求項12所述之光源模組，更包含：
    一透鏡，置於該第二反射元件與該色輪之間以及該第二分光元件與該色輪之間。
  14. 如請求項12所述之光源模組，其中該色輪更包含一擋光區，置於該色輪內圈，用以阻擋該第二波段光束通過。
  15. 一種色輪的製作方法，包含：
    製作複數個扇形拼塊，其中製作每一該些扇形拼塊包含：
    使用一第一遮罩暴露出一透明板之一第一區域，並擋住該透明板之一第二區域，該第一區域之半徑小於該第二區域之半徑；
    形成一濾光層於該第一區域；
    去除該第一遮罩；
    使用一第二遮罩擋住該第一區域，並暴露出該第二區域；
    形成波長轉換材料於該第二區域；以及
    去除該第二遮罩；以及
    組合該些扇形拼塊以形成該色輪。
  16. 如請求項15所述之製作方法，其中該些波長轉換材料包含釔鋁石榴石(YAG)螢光粉。
  17. 如請求項15所述之製作方法，其中製作每一該些扇形拼塊更包含：
    在形成該些波長轉換材料之前，形成一反射膜或一分色鏡於該第二區域上。
  18. 如請求項15所述之製作方法，其中製作每一該些扇形拼塊更包含：
    全面形成一抗反射層於該透明板上。
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